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人造可燃冰或成天然氣儲運新方式

字號+ 作者:admin 來源:未知 2017-03-19 16:11 我要評論( )

人造可燃冰是一種天然氣水合物。天然氣水合物是由天然氣中的氣體分子在一定溫度和壓力條件下,與游離水結合形成的結晶籠狀固體。天然氣水合物在常壓、常低溫下就可以長期穩定儲存,經氣化后即可得到高效利用。

   有句俗語叫“冰火不相容”。北京化工大學化學工程學院教授張建文團隊,正在開展的一項研究則是寓火于冰——研制人造可燃冰。近日,在項目中期驗收會上,張建文介紹了該項研究的進展。

    人造可燃冰是一種天然氣水合物。天然氣水合物是由天然氣中的氣體分子在一定溫度和壓力條件下,與游離水結合形成的結晶籠狀固體。天然氣水合物在常壓、常低溫下就可以長期穩定儲存,經氣化后即可得到高效利用。

    事實上,天然氣水合物自然界早已有之,如青海省祁連山凍土地帶的水合物、南海地區的水合物等。但是,天然水合物的應用卻面臨著開采困難、天然水合物中能量密度低等現實。

    “因此,如何師法自然、通過創造適宜的環境條件,快速、持續地制造可燃冰就成為解決天然氣水合物開發利用的關鍵技術之一。”張建文介紹。

    從防治“冰堵”得靈感

    研制可燃冰并非張建文團隊的初衷。最早擺到他們面前要攻克的科研難題是“冰堵”。

    近年來,西氣東輸管道二線、大—沈管道(大連—沈陽)等天然氣管道均發生過冰堵問題,給管道的正常生產造成較大的影響。發生冰堵的原因是管道內部有液態或氣態的水存在,溫度較低時結冰堵塞管道,造成泄漏或停輸事故。

    “水在結冰的過程中,會把天然氣里的甲烷等氣體包在冰里面,形成可燃冰。要想防冰堵,首先要了解管道內天然氣水合物形成的機理,由此衍生出一個新的研究方向,根據這一原理來制造可燃冰,”張建文說道。

    依據天然氣水合物形成的條件,北京化工大學研究團隊從熱力學、動力學角度進行了數值模擬,為反應器設計提供了理論依據,并進而提出了液相連續、氣相分散的可燃冰制備流程,目前已經申請了多項專利。

    在該專利技術中,高壓天然氣經一組噴嘴噴入反應器底部的低溫、高壓水流中,形成微細的氣泡并與水發生反應。反應生成的水合物與過量水形成流動漿料,排入中間罐進行氣—液分離。漿料自動濃集后,經過濾除去水分。最后進行造粒,形成適應不同用途的水合物顆粒。

    制備而成的可燃冰并非人們想象中的冰塊。張建文向科技日報記者展示的圖片顯示,一白色塑料桶內盛有的乳白色膏狀固體物質便是可燃冰,與其說是冰,不如用“冰淇淋”來形容更準確。該物質一經點火,便可以燃燒。

    張建文介紹,目前已完成規模中試,建立了具有自主知識產權的成套天然氣水合物制備技術,工藝、設備均擁有自主知識產權,形成了完整的研發—設計—制造隊伍,還開發了相應的工藝軟件包。

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